(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210986716.8 (22)申请日 2022.08.17 (71)申请人 中煤科工西安研究院 （集团） 有限公 司 地址 710077 陕西省西安市高新区锦业 一 路82号 (72)发明人 陈崇枫　杨建超　辛欣　姜在炳　 舒建生　 (74)专利代理 机构 西安恒泰知识产权代理事务 所 61216 专利代理师 赵中霞 (51)Int.Cl. G01L 5/16(2020.01) G01N 3/36(2006.01) G01N 3/02(2006.01)E21B 49/00(2006.01) (54)发明名称 基于井下定向长钻孔水力压裂法的原岩应 力测定方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于井下定向长钻孔水 力压裂法的原岩应力测定方法， 该方法借助于高 分辨率的孔内摄像技术能够精准确定水力裂缝 在孔壁产生的方向， 还借助高性能的孔径地质雷 达能够精准确定水力裂缝网在孔壁内侧扩展规 模和方向， 融合以上两者数据综合确定原岩地应 力的方向。 本发明在 距离开挖区域(巷道)100m以 上的地点开展三向地应力测试， 能够完全避开开 挖扰动应力对原岩应力的影响。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115493737 A 2022.12.20 CN 115493737 A 1.一种基于井下定向长钻孔水力压裂法的原岩应力测定方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： 步骤1： 首先确定待测原岩应力区域， 然后施工3个方向的定向长钻孔至待测原岩应力 区域， 确保每个方向的钻孔穿过待测原岩应力区域时的钻孔方位与待测地应力方向平行或 垂直； 步骤2： 分别使用高精度孔内摄像/窥视仪和孔径地质雷达设备在待测原岩应力区域的 钻孔内采集钻孔壁面和内侧的裂缝网分布信息， 然后选择钻孔壁面和内侧裂缝较少的区域 作为原岩应力待测区域 开展水力压裂原岩地应力测试； 步骤3： 采用水力 压裂钻杆把水力 压裂工具串中的封隔器和引鞋工具推送到步骤2中选 定的原岩应力待测区域， 借助于水力压裂泵组开展 水力压裂测试， 开展一段时间之后停泵， 待水压表下降至完全不再下降， 然后开始重新起压， 待压力恢复到之前峰值， 然后停泵， 以 此循环至少3次， 获得 水压参数曲线， 最后从钻孔中撤回水力压裂工具串； 步骤4： 借助于串联的钢杆把高精度孔内摄像/窥视仪送入定向长钻孔内选定的原岩应 力待测区域， 重新采集钻孔壁面的裂缝分布； 然后撤回高精度孔内摄像/窥视仪， 再次借助 钢杆把孔径地质雷达设备送入选定的原岩应力待测区域， 重新采集孔壁内侧的裂缝网分布 形态； 步骤5： 根据两次高精度孔内摄像/窥视仪采集的结果进行对比， 确定钻孔壁面因为水 力压裂产生的裂缝网分布方位M； 根据两次孔径 地质雷达 设备采集结果对比， 确定孔壁内侧 因水力压裂产生的裂缝网分布方位N； 对方位M和方位N进行对比， 若二者相同， 则确定为主 应力方向， 若二 者不同， 则以方位 N为主要依据； 步骤6： 分析获得的钻孔内的水压参数曲线， 确定该钻孔内水力压裂区域地应力的大 小， 且该钻孔作为钻孔A； 步骤7： 重复步骤2～步骤5， 开展测试另外两个定向钻孔B和C， 最终获得钻孔B和C孔中 的地应力大小和方向， 至此完成该待测区域内的三向地应力测试； 步骤8： 另外选择2个原岩应力待测区域， 重复步骤1～步骤7， 共获得这3个区域的三向 地应力大小和方向， 结合 三个区域的最终结果确定该区域范围内的地应力大小和方向。 2.如权利要求1所述的基于井下定向长钻孔水力压裂法的原岩应力测定方法， 其特征 在于， 所述 步骤1中的定向长钻孔施工要求： 钻孔深度≥10 0m； 钻孔弯度不小 于30°。 3.如权利要求1所述的基于井下定向长钻孔水力压裂法的原岩应力测定方法， 其特征 在于， 所述步骤2中， 高精度孔内摄像/窥视仪： 设备像素≥500万； 可监测的俯仰角不小于 ± 90°， 最高分辨精度不大于0.1 °； 可监测的横滚角不小于 ±180°， 最高分辨精度不大于0.1 °； 4.如权利要求1所述的基于井下定向长钻孔水力压裂法的原岩应力测定方法， 其特征 在于， 所述步骤2中， 孔径地质雷达设备要求： 天线频率≥500MHz； 所述孔径地质雷达 设备包括 天线、 滑轮组、 数据线、 深度 记录仪、 线缆绞车和主机； 所述 天线 用于发射和接 收雷达信号， 在天线两侧各有一个滑轮组用于方便天线在孔中的往复运动， 数据线用于天线和主机之间的信号传输， 深度记录仪能记录天线在孔中的位置， 线缆绞车权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115493737 A 2用于缠绕数据线以防止线缆打结， 主机用于处 理天线发射和接收到的信号， 并转换为图像。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115493737 A 3